FR2549663A1 - METHOD AND DEVICE FOR ENCODING AND DECODING BROADBAND TRANSMISSION - Google Patents
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Abstract
PROCEDE POUR LE CODAGE D'EMISSIONS RADIOELECTRIQUES PAR ETALEMENT DE SPECTRE AU MOYEN D'UN CODE PSEUDOALEATOIRE. SUIVANT L'INVENTION, LE SIGNAL UTILE S EST MODULE EN PHASE AU MOYEN D'UN MODULATEUR 11 O-P COMMANDE PAR UNE SEQUENCE PSEUDOALEATOIRE FORMEE PAR LA COMBINAISON PAR LOGIQUE MAJORITAIRE D'UN NOMBRE IMPAIR DE CODES ELEMENTAIRES A, B, C CONSTITUES PAR DES SEQUENCES BINAIRES PSEUDOALEATOIRES DE LONGUEURS DIFFERENTES. A LA RECEPTION, LE CALAGE DU CODE EST REALISE PAR CORRELATION DE CHACUN DES CODES ELEMENTAIRES A, B, C AVEC LE SIGNAL RECU SC. L'INVENTION EST UTILISEE POUR LES TRANSMISSIONS RADIOELECTRIQUES POUR LESQUELLES ON DESIRE EVITER LES BROUILLAGES ET DECRYPTAGES.PROCESS FOR THE CODING OF RADIOELECTRIC EMISSIONS BY SPREADING OF SPECTRUM BY MEANS OF A PSEUDOALEATORY CODE. FOLLOWING THE INVENTION, THE USEFUL SIGNAL HAS MODULATED IN PHASE BY MEANS OF A MODULATOR 11 OP CONTROLLED BY A PSEUDOALATORY SEQUENCE FORMED BY THE COMBINATION BY MAJORITY LOGIC OF AN ODD NUMBER OF ELEMENTARY CODES A, B, C CONSTITUTED BY SEQUENCES PSEUDOALEATORY BINARIES OF DIFFERENT LENGTHS. ON RECEPTION, THE CODE SETTING IS CARRIED OUT BY CORRELATION OF EACH OF THE BASIC CODES A, B, C WITH THE RECEIVED SIGNAL SC. THE INVENTION IS USED FOR RADIOELECTRIC TRANSMISSIONS FOR WHICH IT IS DESIRED TO AVOID JAMMING AND DECRYPTING.
Description
Procédé et dispositif pour le codage et leMethod and device for coding and
décodage d'une émission à larqe bande. decoding a broadcast to the band.
La présente invention se rapporte à un procédé pour le codage et le décodage d'une érmission à large 5 bande, procédé du type selon lequel un signal utile à transmettre est modulé en phase au moyen d'un modulateur O I commandé par un code formé d'une séquence de valeurs binaires et le signal transmis et reçu est démodulé en phase au moyen d'un démodulateur O f commande par le même code, le code utilisé en réception étant ca The present invention relates to a method for coding and decoding broad band erasm, a method of the type in which a useful signal to be transmitted is modulated in phase by means of an OI modulator controlled by a code consisting of a sequence of binary values and the signal transmitted and received is demodulated in phase by means of a demodulator O f command by the same code, the code used in reception being
lé par rapport à celui utilisé à l'émission par corrélation avec le signal reçu. compared to the one used in transmission by correlation with the received signal.
Il est bien connu, en vue d'éviter les brouillages et le décryptage d'une émission, de procéder à un 15 codage par un large étalement du spectre Dans le procédé du type indiqué ci-dessus, l'étalement du spectre est réalisé en modulant,au moyen d'un modulateur O N, le signal utile par un code dont le spectre est beaucoup plus important En réception, le code est recalé par corrélation avec le signal reçu; à cet effet, des moyens retardateurs sont utilisés pour décaler progressivement le code par rapport au signal reçu jusqu'à la détection It is well known, in order to avoid interference and decryption of an emission, to carry out coding by a wide spectrum spread. In the method of the type indicated above, spectrum spreading is carried out in accordance with FIG. modulating, using an ON modulator, the useful signal by a code whose spectrum is much greater In reception, the code is corrected by correlation with the received signal; for this purpose, delaying means are used to progressively shift the code relative to the received signal until the detection
du pic de corrélation.peak correlation.
Il est bien évident que, pour être efficace, 25 le code doit être long Toutefois, plus le code utilisé est allongé et plus l'opération de calage en réception It is obvious that, in order to be effective, the code must be long. However, the longer the code used, the more the calibration operation on reception.
prend du temps et devient vite prohibitive. takes time and quickly becomes prohibitive.
La présente invention a pour but de fournir un procédé du type précité qui conserve les avantages liés The present invention aims to provide a method of the aforementioned type which retains the advantages related to
o à l'utilisation d'un code long tout en permettant un calage très rapide du code du côté récepteur. o the use of a long code while allowing a very fast setting of the code on the receiving side.
Ce but est atteint du fait que, conformément à l'invention, le code utilisé est un code composé formé par la combinaison par logique majoritaire d'un nombre impair de codes élémentaires formes de séquences binaires This object is achieved by virtue of the fact that, in accordance with the invention, the code used is a compound code formed by the majority logic combination of an odd number of elementary codes forms of binary sequences
pseudo-aléatoires de longueurs différentes, et le calage du code en réception est réalisé par corrélation de chacun des codes élémentaires avec le signal reçu. pseudo-random of different lengths, and the calibration of the code in reception is achieved by correlation of each of the elementary codes with the received signal.
L'utilisation de codes élémentaires de longueurs différentes et, de préférence, premières entre elles, permet de conserver pour le codage les avantages des codes longs, c'est-à-dire la protection contre le décryptage, l'étalement uniforme de la puissance dans le The use of elementary codes of different lengths, and preferably first ones between them, makes it possible to preserve for coding the advantages of the long codes, that is to say the protection against decryption, the uniform spreading of the power in the
domaine des fréquences utilisées et un gain de traitement 10 élevé, donc une bonne protection contre les interférences. frequency domain used and a high processing gain, thus a good protection against interference.
A ces avantages s'ajoute la possibilité de réaliser l'opération de calage en réception en un temps très court puisqu'elle porte sur les codes 'élémentaires Selon que les corrélations de ceux-ci avec le signal reçu sont I 5 réalisées en parallèle ou successivement, la durée de l'opération de calage est celle nécessaire au calage du code élémentaire le plus long ou la somme de celles To these advantages is added the possibility of performing the calibration operation in reception in a very short time since it relates to the elementary codes According to whether the correlations thereof with the received signal are made in parallel or successively, the duration of the calibration operation is that required to calibrate the longest elementary code or the sum of those
nécessaire aux calages des différents codes élémentaires. necessary for the calibration of different elementary codes.
Même dans ce dernier cas, la durée de l'opération de 20 calage est négligeable par rapport à celle qui serait Even in the latter case, the duration of the calibration operation is negligible compared to that which would be
nécessaire pour caler par corrélation avec le signal reçu un code de la même longueur que le code composé. necessary to correlate with the signal received a code of the same length as the code compound.
La présente invention se rapporte aussi à un dispositif permettant la mise en oeuvre du p'rocédé 25 dans un système de communication comprenant un émetteur The present invention also relates to a device enabling the implementation of the method 25 in a communication system comprising an emitter
et au moins un récepteur.and at least one receiver.
Ce but est atteint au moyen d'un dispositif du type comportant, du côté émetteur: un modulateur de phase O 5 recevant un signal utile à transmettre et 30 engendrant un signal codé et un premier générateur de code formé d'une séquence de valeurs binaires et commandant le modulateur de phase; et, du côté du ou de chaque récepteur: un démodulateur de phase O O recevant le signal codé et restituant le signal utile décodé, un se35 cond générateur de code engendrant le même code que celui utilisé du côté émetteur et commandant le démodulateur de phase, et des moyens de corrélation rece Vant le signal codé et reliés au second générateur decode pour caler le générateur de code utilisé dans un récepteur par rapport à celui utilisé dans l'émetteur, dispositif dans lequel, conformément à l'invention: chaque générateur de code comporte: plusieurs générateurs élémentaires en nombre impair destinés à engendrer des codes élémentaires formés de séquences binaires pseudo-aléatoires de longueurs différentes, un circuit de commande des générateurs élémentaires et un circuit de combinaison relié aux sorties des générateurs élémentaires et délivrant un code formé par la combinaison par logique majoritaire des codes 15 élémentaires, Ies moyens de corrélation reçoivent, d'une part, le signal codé et, d'autre part, chacun-des codes This object is achieved by means of a device of the type comprising, on the transmitter side: a phase modulator O 5 receiving a useful signal to be transmitted and generating a coded signal and a first code generator formed of a sequence of binary values and controlling the phase modulator; and on the side of the or each receiver: a phase demodulator OO receiving the coded signal and reproducing the decoded useful signal, a code generator generating the same code as that used on the transmitter side and controlling the phase demodulator, and correlating means receiving the coded signal and connected to the second decode generator to calibrate the code generator used in a receiver with respect to that used in the transmitter, in which device according to the invention: each code generator comprises several odd-numbered elementary generators intended to generate elementary codes formed of pseudo-random bit sequences of different lengths, a control circuit of the elementary generators and a combination circuit connected to the outputs of the elementary generators and delivering a code formed by the combination by majority logic of the elementary codes, the m Correlation means receive, on the one hand, the coded signal and, on the other hand, each of the codes
élémentaires engendrés par les générateurs-élémentaires. elements generated by the elementary generators.
du récepteur, et le circuit de commande des générateurs élémentaires du récepteur comprend des moyens de calage of the receiver, and the control circuit of the elementary generators of the receiver comprises setting means
agissant en réponse à des signaux fournis par les moyens de corrélation pour caler chacun de ces générateurs élémentaires indépendamment des autres. acting in response to signals provided by the correlation means to wedge each of these elementary generators independently of the others.
Selon un premier mode de réalisation du, dispositif conforme à l'invention, les moyens de corrélation comportent: un circuit corrélateur unique et des moyens According to a first embodiment of the device according to the invention, the correlation means comprise: a single correlator circuit and means
de commutation qui sont disposés entre les générateurs élémentaires du récepteur et ce circuit correlateur et 30 qui sont commandés par des signaux fournis par le circuit de commande. switching devices which are arranged between the elementary generators of the receiver and this correlator circuit and which are controlled by signals supplied by the control circuit.
Selon-un second mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, les moyens de corrélation comportent plusieurs circuits corrélateurs-en nombre 35 égal à celui des générateurs élémentaires et recevant chacun, d'une part, le signal codé et, d'autre part, un According to a second embodiment of the device according to the invention, the correlation means comprise several correlator circuits in number equal to that of the elementary generators and each receiving, on the one hand, the coded signal and, on the other hand, part, a
code élémentaire particulier.particular elementary code.
D'autres particularités et avantages du procédé et du dispositif conformes à l'invention ressorti5 ront a la lecture de la description faite ci-après, à Other features and advantages of the method and device in accordance with the invention will be apparent from reading the description given below,
titre indicatif mais non limitatif, enréférence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est un schéma montrant un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'inven10 tion, et As an indication but without limitation, reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a diagram showing a first embodiment of a device according to the invention, and
la figure 2 est un schéma du récepteur d'un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Figure 2 is a diagram of the receiver of a second embodiment of a device according to the invention.
Le système de communication_reorésenté sur 15 la figure 1 comporte un émetteur 10 et au moins un récepteur 20, l'émission et la réception des signaux étant assurées par exemple par voie radioélectrique au moyen d'antennes (non représentées) L'émetteur O 10-reçoit un signal utile S à 20 coder et à transmettre Le codage est réalisé de façon connue en soi, au moyen d'un modulateur de phase O qui délivre le signal codé SC et qui est commandé par un code formé par une séquence de bits, la phase du signal utile étant inversée ou non selon la valeur de chaque bit qui se présente et au rythme de présentation The communication system referred to in FIG. 1 comprises a transmitter 10 and at least one receiver 20, the transmission and reception of the signals being ensured, for example by radio, by means of antennas (not shown). receives a useful signal S to be coded and transmitted The coding is carried out in a manner known per se, by means of a phase modulator O which delivers the coded signal SC and which is controlled by a code formed by a sequence of bits, the phase of the useful signal being inverted or not depending on the value of each bit that occurs and the rate of presentation
de ces bits.of these bits.
Conformément a l'invention, le code appliqué au modulateur de phase 11 est un code composé formé par la combinaison par logique majoritaire d'un nombre im30 pair de codes élémentaires Dans l'exemple illustré, les codes élémentaires sont aun nombre de trois mais tout In accordance with the invention, the code applied to the phase modulator 11 is a composite code formed by the majority logic combination of an even number of elementary codes. In the example illustrated, the elementary codes are three in number but all
nombre impair supérieur à trois pourrait être utilisé. odd number greater than three could be used.
Les différents codes a, b, c sont produits par des générateurs de code 12, 13, 14 et sont formés par des sé35 quences de bits pseudo-aléatoires Les nombres na, nb, nc de bits formant les codes a, b, c sont différents et de préférence premiers entre eux La combinaison par logique majoritaire est réalisée par un circuit logique 15 qui reçoit les codes a, b, c fournis par les généra5 teurs 12, 13 et 14 et qui réalise la fonction logique a.b + b c + a c Les générateurs 12, 13, 14 sont commandés en synchronisme par une horloge 16 qui délivre un signal H formé par des impulsions dont la fréquence F détermine le rythme de défilement des bits successifs 10 de chaque code; les générateurs 12, 13, 14 comprennent par exemple des registres à décalage bouclés sur euxmémes et commandés par le signal H Pour chaque groupe de trois bits qui se présentent simultanément, le circuit logique 15 fournit un bit dont la valeur (O ou 1) 15 est égale à la valeur majoritaire dans ce groupe On obtient ainsi, en sortie du circuit 15 un code composé lm (a, b, c) dont les bits successifs se présentent à la fréquence F et dont la longueur est égale au plus petit commun multiple de na, nb et nc, c'est-à-dire The various codes a, b, c are produced by code generators 12, 13, 14 and are formed by sequences of pseudo-random bits. The numbers na, nb, nc of bits forming the codes a, b, c are The combination by majority logic is performed by a logic circuit 15 which receives the codes a, b, c provided by the generators 12, 13 and 14 and which carries out the logic function ab + bc + ac. generators 12, 13, 14 are synchronously controlled by a clock 16 which delivers a signal H formed by pulses whose frequency F determines the rate of movement of the successive bits 10 of each code; the generators 12, 13, 14 comprise, for example, shift registers looped on themselves and controlled by the signal H. For each group of three bits which occur simultaneously, the logic circuit 15 supplies a bit whose value (O or 1) 15 is equal to the majority value in this group Thus, at the output of the circuit 15, a composite code lm (a, b, c) is obtained whose successive bits occur at the frequency F and whose length is equal to the least common multiple of na, nb and nc, that is to say
à na x nb x nc si ces nombres sont premiers entre eux. to na x nb x nc if these numbers are prime between them.
L'on peut considérer que le gain apporté par le procédé de codage selon l'invention est assimilable au rapport It can be considered that the gain provided by the coding method according to the invention is comparable to the ratio
du plus petit commun multiple à la somme des nombres na, nb et nc; ce gain est donc maximal lorsque ces nombres 25 sont premiers entre eux. from the smallest common multiple to the sum of the numbers na, nb and nc; this gain is therefore maximal when these numbers are prime between them.
Le signal codé SC est démodulé dans le récepteur 20 par passage dans un démodulateur de phase O l 21 commandé par un code identique à celui utilisé dans The coded signal SC is demodulated in the receiver 20 by passing through a phase demodulator O1 21 controlled by a code identical to that used in FIG.
l'émetteur afin de récupérer le signal utile S en sor30 tie du démodulateur 21 -La synchronisation du code utilisé dans le récepteur avec celui utilisé dans l'émetteur est effectuée par corrélation avec le signal reçu. The transmitter for recovering the useful signal S in output of the demodulator 21 - The synchronization of the code used in the receiver with that used in the transmitter is performed by correlation with the received signal.
Le code fourni au démodulateur 21 est engendré au moyen d'un circuit logique 25 identique au cir35 cuit 15, par la combinaison par logique majoritaire des -trois codes a, b, c fournis par des générateurs 22, 23, 24 identiques aux générateurs 12, i 3, 14 et commandés par des signaux Ha, Hb, Hc Ceux-ci sont délivrés par des horloges respectives 32, 33, 34 d'un circuit de commande 26. La synchronisation du code'du récepteur 21 avec celui de l'émetteur est effectuée par corrélation de chaque code a, b, c avec le signal codé SC Dans le mode de réalisation de la figure 1, les corrélations 10 des codes a, b, c avec le signal SC sont effectuées successivement au moyen d'un même circuit de corrélation 27 dont une entrée reçoit le signal SC et dont l'autre entrée est reliée aux générateurs 22, 23, 24 par lintermédiaire-d'interrupteurs respectifs 28 a, 28 b, 28 c En réponse à la détection d'un pic de correlation, le circuit 27 fournit un signal sur-sa sortie reliée à trois entrées du circuit 26 par l'intermédaire d'interrupteurs respectifs 29 a, 29 b, 29 c Chaque générateur de code 22, 23, 24 est synchronisé sur le code 20 reçu en contrôlant le retard avec lequel le code local est émis par rapport au code reçu Ceci est réalisé par accélération ou ralentissement de l'horloge associée au générateur de code, le calage de celui-ci étant réalisé par asservissement du code local et du code reçu A cet effet, chaque horloge 32, 33, 34 délivre les signaux Ha, Hb et Hc avec une fréquence variable sous la commande de signaux S Ha, S Hb et S Hc produits par des circuits de commande de fréquence 35, 36 et 37 Ces derniers ont des The code supplied to the demodulator 21 is generated by means of a logic circuit 25 identical to the circuit 15, by the majority logic combination of the three codes a, b, c provided by generators 22, 23, 24 identical to the generators 12. , i 3, 14 and controlled by signals Ha, Hb, Hc These are delivered by respective clocks 32, 33, 34 of a control circuit 26. The synchronization of the code of the receiver 21 with that of the The transmitter is effected by correlating each code a, b, c with the coded signal SC. In the embodiment of FIG. 1, the correlations of the codes a, b, c with the signal SC are carried out successively by means of a signal. same correlation circuit 27 of which one input receives the signal SC and whose other input is connected to the generators 22, 23, 24 via respective switches 28a, 28b, 28c In response to the detection of a peak of correlation, the circuit 27 provides a signal on its connected output three inputs of the circuit 26 through respective switches 29a, 29b, 29c Each code generator 22, 23, 24 is synchronized to the received code 20 by controlling the delay with which the local code is transmitted relative to to the received code This is achieved by accelerating or slowing down the clock associated with the code generator, the setting thereof being achieved by controlling the local code and the code received For this purpose, each clock 32, 33, 34 delivers the signals Ha, Hb and Hc with a variable frequency under the control of signals S Ha, S Hb and S Hc produced by frequency control circuits 35, 36 and 37 These have
entrées reliées respectivement aux interrupteurs 29 a, 30 29 b et 29 c. inputs respectively connected to switches 29a, 29b and 29c.
Le calage d'un générateur, par exemple 22, est effectuée comme suit Les interrupteurs 28 a et 29 a sont fermés et les autres interrupteurs 28 b, 28 c, 29 b et 29 c sont ouverts, les différentes paires d'interrupteurs 28 a -29 a, 28 b 29 b et 28 c 29 c étantcommandées par des The setting of a generator, for example 22, is performed as follows Switches 28a and 29a are closed and the other switches 28b, 28c, 29b and 29c are open, the different pairs of switches 28a -29 a, 28 b 29 b and 28 c 29 c being ordered by
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7.7.
signaux ca, cb, cc produits par un circuit séquenceur 38. AC, DC, DC signals produced by a sequencer circuit 38.
La fréquence de l'horloge 32 est variée au moyen du circuit 35 jusqu'à détection par ce circuit d'un signal fa provenant du circuit 27 et indiquant la présence d'un 5 pic de corrélation, cette détection provoquant le verrouillage de-la fréquence de l'horloge 32 Ensuite, les interrupteurs 28 a, 29 a sont ouverts et les interrupteurs 28 b, 29 b sont fermés pour réaliser de la même manière The frequency of the clock 32 is varied by means of the circuit 35 until detection by this circuit of a signal fa coming from the circuit 27 and indicating the presence of a correlation peak, this detection causing the locking of the Then the switches 28a, 29a are open and the switches 28b, 29b are closed to perform in the same manner.
le calage de l'horloge 33 et du générateur 23 en réponse 10 à un signal pb indiquant un nouveau pic de corrélation. setting the clock 33 and the generator 23 in response to a signal pb indicating a new correlation peak.
Enfin, les interrupteurs 28 b, 29 b sont ouverts et les Finally, the switches 28b, 29b are open and the
interrupteurs 28 c, 29 c sont fermés pour réaliser le calage de l'horloge 34 et du générateur 24-en réponse à un signal pc indiquant un nouveau pic de corrélation. switches 28c, 29c are closed to calibrate the clock 34 and the generator 24-in response to a pc signal indicating a new correlation peak.
Le calage des générateurs 22, 23, 24 étant alors terminé, le décodage proprement dit peut commencer On notera que le séquenceur 38 produit des signaux appliqués aux circuits 35, 36, 37 pour déclenchement des phases de calage des générateurs 22, 23, 24 en réponse à un ordre exté20 rieur et à des signaux reçus des circuits 36, 37, et The calibration of the generators 22, 23, 24 being then completed, the actual decoding can begin. It will be noted that the sequencer 38 produces signals applied to the circuits 35, 36, 37 for triggering the stall phases of the generators 22, 23, 24. response to an external command and to signals received from circuits 36, 37, and
indiquant que les générateurs 22 et 23 ont été calés. indicating that the generators 22 and 23 have been keyed.
La figure 2 illustre un autre mode de réalisation du récepteur, les éléments identiques à ceux illustrés sur la figure 1 portant les mêmes références Selon 25 cet autre mode de réalisation, le calage des générateurs 22, 23, 24 est effectué en parallèle au lieu de séquentiellement A cet effet, sont prévus trois circuits de corrélation 27 a, 27 b, 27 c qui reçoivent le signal SC sur une première entrée et dont les deuxièmes entrées FIG. 2 illustrates another embodiment of the receiver, the elements identical to those illustrated in FIG. 1 bearing the same references. In this other embodiment, the setting of the generators 22, 23, 24 is performed in parallel instead of sequentially for this purpose are provided three correlation circuits 27a, 27b, 27c which receive the signal SC on a first input and whose second inputs
sont reliées respectivement aux générateurs 22, 23, 24. are respectively connected to the generators 22, 23, 24.
Un circuit de commande 26 ' reçoit les signaux pa, lb, et c des circuits de corrélation 27 a, 27 b, 27 c et produit en réponse les signaux Ha, Hb, Hc de cadencement A control circuit 26 'receives the signals pa, lb, and c of the correlation circuits 27a, 27b, 27c and generates the timing signals Ha, Hb, Hc in response thereto.
des générateurs 22, 23, 24.generators 22, 23, 24.
Comme déjà indiqué, l'invention-est particulière- As already indicated, the invention is particularly
f ment avantageuse en ce qu'elle permet d'allier les avantages d'un code long à ceux d'un calage rapide du code en réception Afin de conserver des pics de corrélation d'amplitude suffisante pour permettre une détection sure, il est souhaitable de limiter le nombre de codes élémentaires utilisés Il ne s'agit toutefois pas là d'une limitation gênante puisque des codes composés de plusieurs millions ou dizaines de millions de bits peuvent être obtenus à partir de trois codes élémentaires 10 courts de quelques centaines ou quelques milliers de bits ne nécessitant qu'un temps restreint pour le calage en réception. It is advantageous in that it combines the advantages of a long code with those of a fast calibration of the code in reception. In order to maintain correlation peaks of sufficient amplitude to enable reliable detection, it is desirable to However, this is not an inconvenient limitation since codes composed of several millions or tens of millions of bits can be obtained from three short elementary codes of a few hundred or so. thousands of bits requiring only a limited time for receiving timing.
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